Les scientifiques ont créé un interrupteur thermique pour les bactéries afin de contrôler l'administration de médicaments

Barth van Rossum

Une nouvelle étude du California Institute of Technology suggère de contrôler la température des bactéries génétiquement modifiées. Ils délivreront le médicament à l'organe souhaité, puis s'autodétruiront. Vraisemblablement, cette technologie aidera à combattre le cancer et d'autres maladies.

Les microbes ont déjà été testés pour leur capacité à lutter contre les maladies. Mais étant dirigés dans le corps sans objectif suffisamment clair, ils se trouvent, en règle générale, non seulement sur le site de la tumeur, mais également sur d'autres organes. Si les bactéries libèrent le médicament dans la mauvaise partie du corps, le traitement peut être inefficace ou entraîner des effets secondaires négatifs.

L'expérience sur la souris a montré que les médecins peuvent contrôler les microbes thérapeutiques développés en laboratoire. Si les bactéries conçues sont introduites chez le patient, en théorie, elles ne peuvent délivrer le médicament qu'à l'organe endommagé. Afin que les microbes «comprennent» à quel organe administrer le médicament, les médecins chauffent doucement les tissus des organes par ultrasons.

Les bactéries peuvent agir comme agents spéciaux de contrôle des maladies dans notre corps. Selon le professeur adjoint de génie chimique au California Institute of Technology et auteur principal de l'étude, Mikhail Shapiro, lui et son équipe travaillent sur la création de "talkies-walkies" afin que vous puissiez écouter et parler avec des micro-organismes. L'objectif principal du scientifique est de créer de nouvelles méthodes de contrôle et de visualisation des cellules bactériennes et humaines à des fins thérapeutiques.

Pour créer un détachement contrôlé des bactéries, les scientifiques ont d'abord choisi les interrupteurs appropriés. Leurs activités doivent être contrôlées en température. Finalement, ils ont identifié deux «chanceux». La première est la protéine Salmonella , et la seconde provient de bactéries virales et s'appelle un bactériophage. Les deux protéines se lient à l'ADN et activent / désactivent la chaîne génétique en réponse aux changements de température.

L'équipe de recherche a ensuite utilisé la technique d'ingénierie des protéines - évolution dirigée, qui a d'abord été utilisée par Francis Arnold du California Institute of Technology - pour développer des protéines en laboratoire et ajuster la température de commutation. Ainsi, la protéine de salmonelle est initialement activée à une température de 42 à 44 degrés Celsius. En utilisant l'évolution dirigée, les scientifiques créent des combinaisons de substances organiques, dont la température d'activation est de 36 à 39 degrés. Lorsque ces interrupteurs thermiques génétiques sont utilisés pour contrôler les bactéries thérapeutiques, ils activent ou désactivent la thérapie à une température donnée.

L'étude montre également que si le patient commence à se sentir pire ou que sa température augmente brusquement, les «agents spéciaux» introduits dans le corps peuvent suspendre le traitement ou s'autodétruire. La chaleur est une sorte de signal que la thérapie ne fonctionne pas. Le patient se sentira mieux si les bactéries arrêtent leur activité.

Une équipe de scientifiques dirigée par Shapiro a trouvé une autre application de cette technologie. Ils ont démontré comment les bactéries s'autodétruisent dès qu'elles quittent le corps humain par défécation. Une température plus basse à l'extérieur du corps active l'interrupteur thermique des bactéries modifiées. Vous ne pouvez pas avoir peur que des micro-organismes génétiquement modifiés puissent se propager dans l'environnement. Shapiro assure qu'un tel «interrupteur» thermique peut contrôler le comportement des bactéries.

La stratégie d'utilisation des micro-organismes génétiquement modifiés pour lutter contre les maladies fait partie de la thérapie microbienne en évolution rapide. Elle a l'air plutôt prometteuse. Des études antérieures ont montré que certaines bactéries se déplacent naturellement délibérément vers des zones à tumeurs car elles préfèrent se trouver dans un environnement à faible teneur en oxygène. Ces bactéries peuvent être contrôlées pour «libérer» le médicament destructeur de tumeurs. Dans d'autres études, les bactéries introduites dans les intestins agissent comme des agents de sauvetage et libèrent des molécules, réduisant ainsi l'inflammation. Mais le problème est qu'ils peuvent «blesser» d'autres organes qui n'ont pas besoin de thérapie.

La méthode développée par le laboratoire Shapiro résout ce problème. Les scientifiques fournissent un mécanisme pour "instruire" les bactéries dans quelle zone anatomique spécifique elles doivent diriger leurs forces et délivrer le médicament nécessaire. L'idée est que les micro-organismes génétiquement modifiés activeront leur programme thérapeutique à une température spécifique induite par les instruments à ultrasons. Ils chauffent doucement le tissu au millimètre près. Théoriquement, un médecin peut envoyer un «détachement» dans le corps d'un patient atteint de cancer, puis, en se concentrant sur la zone de la tumeur, «provoquer» des bactéries qui la combattront. Les chercheurs sont convaincus qu'ils peuvent contrôler l'activité des bactéries dans l'espace et le temps. Ils peuvent communiquer avec eux et dire où et quand quelque chose doit être fait.

«Lorsque nous avons réfléchi à la façon d'enseigner aux bactéries à ressentir la température, nous avons étudié la nature. Ainsi, plusieurs systèmes ont été découverts où les bactéries peuvent le faire. Nous avons vérifié leurs performances et sélectionné les micro-organismes qui ont le mieux succombé à un interrupteur thermique. Ensuite, nous sommes allés plus loin à la recherche d'un outil qui permettrait de régler et d'améliorer l'action des bactéries. Tout a commencé avec ce que la nature nous a apporté, et l'ingénierie nous a aidés à faire le reste », explique Dan Piraner, co-auteur de l'étude.

Travaux scientifiques publiés dans la bibliothèque Caltech le 14 novembre 2016
DOI: 10.1038 / nchembio.2233

Source: https://habr.com/ru/post/fr399319/